碳纤维比钢和铝轻多少?

时间:2021-09-19 12:32:37   作者:
碳纤维比钢和铝轻多少

碳纤维、钢和铝之间的简单比较可以用这些材料的高强度版本的常见形式来理解。比较这三种材料的力学性能、弹性模量(刚度)和抗拉强度(受拉强度):

1. 东丽T700S碳纤维,标准模量高强度纤维,环氧树脂250f固化复合材料。

2. 合金钢AISI 5130是一种低淬炼性合金钢,强度适中,韧性好。

3.铝合金7075-T6,标准航空航天铝合金。

注意,所有的性质都是在室温下。环境条件对碳复合材料有很大的影响。一旦温度上升到150华氏度以上,碳纤维环氧复合材料的性能将有所下降,而钢和铝的性能将基本保持不变。高湿度和高温会有更大的影响。

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你可以看到碳纤维是最轻的,密度最低的,具有中等刚度。然而,如果你只看上面的属性,这是一个单向的碳层压,并考虑材料的密度,你会得到一个误导的答案。

一般来说,碳纤维需要在多个方向分层才能使用(有点像胶合板)。如果不这样做,所有的纤维都会向一个方向移动,材料就会像木皮一样,因为在横向方向没有强度,所以容易开裂。如果你以一种具有最均匀性能的方式(所谓的准各向同性层压板)对碳纤维进行分层,你最终得到的总体性能有点像铝。事实上,如果你这样做,你会得到一个比铝还要重的层压板。

那么,在经历了所有这些之后,它会变得更轻更硬吗?更好的答案是:如果你有一个结构,可以利用定向碳纤维的特性,如车轮或框架管,或直升机桨叶,在某些部分可以与部分的弯曲或压力会看到,你可以节省高达30%的体重在铝。
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